Budeme schopni nabít elektromobil během jediné minuty?

Nemusíme asi připomínat, že největší brzdou rozvoje jsou dnes nedostatečně výkonné . Najde pouze o jejich nedostatečnou kapacitu, ale i o dobu za jakou je možné baterie plně nabít. Dnes je běžná doba nabíjení několik hodin, ale brzy může být vše jinak. Výzkumníci z Nanotek Instruments vyvíjejí superúčinné automobilové baterie schopné plně se dobít během pár minut!

Grafenové nano struktury uvnitř elektrody – mnohasetnásobné zvětšení pomocí elektronového mikroskopu
foto: Nanotek Instruments

Vědci svou technologii popisují jako „grafenový povrch který podporuje výměnu lithiových iontů v elektrickém článku“, neboli zjednodušeně „elektrické články s vylepšeným povrchem“ (SMCs).

Ačkoliv zařízení používá neoptimalizované materiály a technologické postupy výroby, již dnes dalece překonává současné – alespoň co se týče rychlosti nabíjení.

Nové zařízení dosahuje výkonové hustoty až 100 kW na 1 kg hmotnosti baterie, což je 100x víc než u současných li-ion baterií a 10x více než u . Čím větší je výkonová hustota, tím rychlejší je přenos energie, tedy kratší doba nabíjení.

SMC baterie mají 160 Wh/kg, což je srovnatelné se současnými li-ion bateriemi. Zároveň to je 30x větší hodnota než které se běžně dosahuje u superkondezátorů.

Energetickou hustotou rozumíme množství elektrické energie, kterou můžeme uložit do baterie – rozhoduje o dojezdu vozidla.

A v čem je SMC baterie jiná? Laicky řečeno je to díky grafenovým nano strukturám, které jsou součástí obou elektrod (viz. úvodní obrázek).

Při používání baterie migrují ionty lithia mezi elektrodami, kde se vstupními póry dostávají až ke . Díky obrovské měrné ploše grafenových „zámotků“ je výměna iontů mezi elektrodami velmi rychlá, což znamená, že baterie je schopna velmi rychlého nabití.

„Při srovnatelné hmotnosti nynější SMC a li-ion baterie poskytují elektrickému vozidlu stejný dojezd“ řekl Bor Z Jang, spoluzakladatel Nanotek Instruments, pro server physorg.org.

„Naše SMC baterie, stejně jako aktuální li-ion baterie, lze dále vylepšit z hlediska hustoty energie, zároveň lze však už nyní SMC dobít během pár minut.“

Před vědci stojí ještě dlouhá cesta. Podle jejích vlastních slov je třeba vylepšit stávající materiály i výrobní postupy. Držme jim tedy palce. Představa , že budeme jednou schopni nabít elektromobil během jedné minuty je více než lákavá.

38 Comments on “Budeme schopni nabít elektromobil během jediné minuty?”

  1. Právě doba nabíjení
    Právě doba nabíjení je u el. mobilů problém , pokud bych nabil za 2 minuty , pak to není problém. Jinak chápu že nabít třeba 20kWh za 2 min = příkon 600kW, což při 400V a 3 fázích je cca 900 A. Popravdě řečeno si nedovedu dost dobře představit tu elektroniku , která by v autě zajišťovala dobíjení baterie – lehká levná spolehlivá. Myslím že pokud se dostanou na 15 minut = 80kW ( 120A) Pak to bude maximum.

  2. tak vysoka kapacita, a ja
    tak vysoka kapacita, a ja stale pochybujem o masovej buducnosti cisteho elektromobilu len na chemicke baterie, mozno mi chyba predstavivost, nieco by sa muselo stat, aj ked to nevylucujem, lebo nejaku predstavu mam, vyzaduje rozsirenie existujucej silnoprudovej zostavy, trolejbusy ale hlavne vlaky maju obrovsku spotrebu, ved tam je vo vedeni tusim >65 000 V a aky odber maju take rusne s nakladom a rychliky ? staci ich rozvod rozsirit? podla toho ako to teraz citim v tejto dobe, mam rozpor, bud to nahle padne a pozerieme sa, alebo … ? na com budeme jazdit za 10 rokov ? skutocne to bude tato bateria ? mozno olej z rias, robi sa to aj teraz ale je to vraj 2-3x drahsie ako ropa. Ak postupne, prejde sa na rozne alternativne nahrady benzinu a nafty, tak ako sa to uz deje roky. Tieto clanky mi nestacia, je ich privela a vsetky hovoria o uzasnakove, a deje sa prd makovy. Chcem clanok v ktorom sa niektory s tych uzasnakovych objavov naozaj uplatnuje, inak si myslim, nie su to len dristy ?

  3. No a aj batérie, ktoré sú
    No a aj batérie, ktoré sú schopné rýchleho nabíjania je nutné nabiť z času na čas pomaly, aby sa stihli „dorovnať“.
    Neverím, že počas tak krátkej doby to dokážu.
    Skrátka mať elektromobil znamená aj zmeniť trochu rozmýšľanie. A to sa bavíme o súčasných elektromobiloch s dojazdom do 200km. Na dojazd trebárs 500km je potrebné ešte väčšiu kapacitu a teda aj ešte väčšiu rýchlonabíjačku…
    Podstatné je ale čosi iné – elektromobil je kvalitatívne úplne niekde inde – je to o niečom inom ako len o porovnávaní času nabíjania a tankovania benzínu.
    Predsa najviac prestojov mám tam, kde sa počas dňa zdržujem – t.j. v práci a následne na nákupoch. No a keďže nie som netopier, tak v noci spím. Z toho mi skôr vychádza, že auto viacej stojí ako sa reálne využíva…
    Vlastne ak sa infraštruktúra urobí rozumne, tak ani na čerpačku nemusím – veď to vybavím napríklad na parkovisku obchodného domu.

  4. To už se tu probíralo
    To už se tu probíralo víckrát. Nicméně proč by člověk měl dobíjet takhle rychle doma? Doma se bydlí, tam nepotřebuju mít dobito z 0 na 100% za minutu. Podstatné je, že ta možnost tady bude pro nějaké veřejné dobíjecí rychlostanice, které pochopitelně dostatečně dimenzovanou infrastrukturou disponovat budou.

  5. Rychlost nabití je jen
    Rychlost nabití je jen polovina problému. I „obyčejné“ Li-xx články lze nabíjet hodně rychle, ale je potřeba mít hodně silný zdroj a samozřejmě je to náročnější i na přesnost měření nabíječky.

    Můžete nabíjet „pomalu“ z 230V, můžete nabíjet podstatně rychleji z 380V. Ale pokud byste měli technologii baterek která zvládne desetinásobný nabíjecí proud než dnes, tak z jakého zdroje byste ten proud brali? A co pokud by takhle chtělo najednou nabíjet 20 sousedů v jedné ulici? Co pokud by najednou nabíjela půlka města po tom co přijeli domů z práce? Takové výkyvy by dnešní elektrická síť nezvládla.

    1. Presne tohle si spousta
      Presne tohle si spousta extremnich nadsencu elektromobilizmu neuvedomuje. Fyzikalni zakony proste nelze zmenit nebo prizpusobit dle libosti. Hustota prenasene energie elektrickou rozvodni siti se ani zdaleka nemuze a jeste dlouho nebude rovnat hustote energie, obsazene v tekutych palivach, ktere tecou dost rychle trubkama. I kdyby uz dnes vymenili vsechny kabely kompletne za medene a zvetsili jejo tloustku na trojnasobek (coz uz samo osobe je absolutne nerealne), tak by ani takova rozvodna sit nedokazala zvladat tisicky amperu, ktere jsou potrebne na nabijeni desitek kWh v radu minut. At uz to je 220 nebo treba i 500V.
      Grafen je material budoucnosti – to nepopiram. Pouziti v bateriich, mikrocipech atd je otazka pristich desetileti. Ale pouziti jako masoveho materialu pro bezne rozvody elektriny, aby zvladly takove silene proudy na nabijeni spousty elektromobilu v radu minut – to je cista utopie.

        1. Ja jsem ale nikde nepsal, ze
          Ja jsem ale nikde nepsal, ze to ma byt takhle rychlee doma. Tam je to samozrejmy, ze nabijeni muze bezet pres noc.

          Ja pisu o principu verejnych rychlonabijecek. To „rychlonabijeni“ ma smysl, pokud je max. v radu nekolika malo desitek minut pro jednotlivy vuz, nabijeni v radu minut je a dlouho jeste bude utopie. A aby mely verejne rychlonabijecky smysl pri rostoucim poctu vozu, musi byt moznost pripojit vozu vice. A tam je problem. Chci videt ty rozvody, ktere zvladnou nabit 100kWh (5 vozu po cca 20kWh baterie) do pulhodiny. I pri napeti 380V je to silenych 520 A!!!

            1. a cim jinym? 50kV pripojkou?
              a cim jinym? 50kV pripojkou? pokud ano, pak dekuju pekne za ty naklady na kazdou dobijeci stanici, ktera bude muset mit vlastni trafostanici. Zjistete si ceny takove trafostanice a souvisejicich nakladu na pripojeni a sprovozneni. Pak zacnete premyslet v realnejsich cislech, jestli se to vyplati.

              1. Vy jste totálně mimo.
                Vy jste totálně mimo. Všicnhi se vám snaží vysvětlit, že elektromobil vyžaduje prostě jiný systém přemýšlení nad „tankováním“ než spalovací motor a vy na to pořád odmítáte přistoupit. Místo toho požadujete nesmysly, jako jsou rychlodobíjecí stanice na každém rohu a podobně. Je to asi jako kdybyste protestoval proti spalovacím motorům, protože pro ně není infrastruktura – přece kolik by to stálo zavést každému domů trubku s benzínem, aby si mohl doma natankovat?

                Přistupte na to, že spalovací motor = tankování na benzínce = rychlé = když někam jedu. Elektromobil = tankování primárně když auto nejede = někam dojedu, tam připojím do zásuvky a POMALU (protože tam to auto stejně X hodin stojí) dobíjím.
                Když to budete brát takhle, tak je najednou všechno v pořádku, že?
                Prostě všechno má své + a -. Pokud se elektromobil tankuje když stojí, má logicky problém, když nemůže na dost dlouho zastavit. Pak musí na chvíli zastavit a dobít. Pokud se spalovací motor tankuje když dojede k benzínce, má zase problém, když jezdí někde, kde není benzínka. Pak si musí udělat „zbytečnou“ cestu jen pro benzín.

                A tenhle článek je tom, jak pomoct vyřešit problém elektromobilu, že musí na dost dlouho zastavit. Udělá to pak jako ten spalovač – dojede k rychlonabíjecí stanici a tam se rychle nabije.
                Čili rychlonabíječky opravdu nemusí být na každém rohu, opravdu se nemusí složitě přebudovávat infrastruktura. Jen si musíte zvyknout na to, že jezdit elektromobilem je jiné než spalovacím autem.

                1. Jo, je to tak. Prostě
                  Jo, je to tak. Prostě místo abych myslel na to, že musím jednou za čtrnáct dní zajet k benzínce, tak musím myslet na to, abych každý večer zapojil auto do zásuvky. Jestli je to menší nebo větší opruz je každého věc.

                2. To jsou nějaké zvláštní
                  To jsou nějaké zvláštní počty… Pokud beru, že standartně se při návštěvě benzinky dotankovává kolem 30 litrů, při spotřebě okolo 5/100, tzn. 600km, zatímco české elektromobily mívají dojezd okolo 150km, tak mi nějak nevychází, 4x delší dojezd kontra 14x delší proluka mezi tankováním/nabíjením…

                3. Je to tak. Lidé si prostě
                  Je to tak. Lidé si prostě musí odvyknout od zaběhlých stereotypů. Bohužel i odborníci neustále řeší podle mě naprosto nesmyslné slepé uličky jako například vodíková auta.
                  Nechápu na co řešit složitě výrobu, transport a skladování sice nesmírně ekologického, ale také nesmírně nebezpečného paliva. Když potom ve finále to nalijí do nádrže auta a spálí v neefektivním spalovacím motoru.
                  Přitom tu už dávno máme ničím v efektivitě nepřekonaný elektromotor a jde jen o to jak elektromobily zlevnit dostat do nich baterky s vyšší kapacitou a o něco rychlejším nabíjením.
                  Elektrická soustava se stejně musí začít modernizovat a to né kvůli elektromobilům, ale kvůli přebujelým ekoelektrárnám všeho druhu.
                  Spalovací motory v případné hybridní úpravě by se měli stát doménou pouze tam kde se nepůjde spolehnou na elektrickou infrastrukturu např. armáda.

                4. Vodíková auta IMHO
                  Vodíková auta IMHO nespalují vodík ve spal. motoru, ale pomocí palivového článku z něj vyrábějí elektřinu pro pohon elektromotorem.

                5. Takže jde pouze o formu
                  Takže jde pouze o formu baterie, kterou bych nechtěl mít za zády i kdyby to auto rozdávali zadarmo.

                6. Je to tak, dnešní
                  Je to tak, dnešní přístup k pohonu vodíku je ten skrze vodíkové palivové články. Nicméně prototypy spalující přímo vodík v motoru také existovali – např. , který jsme si před lety naživo prohlédli ve Frankfurtu. Dnes už se ale naprostá většina automobilek soustředí na vývoj vodíkových palivových článků.

                7. Jaromír Vegr – EKOLO
                  Jaromír Vegr – EKOLO elektromobily
                  TY prototypy existovaly!! z pera redaktora to zabolí, ale je to také jen člověk.
                  Naše síť je poměrně dost silná a nebude mít takový problém s několika miliony elektromobilů. Stačí si spočítat, kolik spotřebují energie. Je to naprosto zanedbatelné.
                  Vodík do palivových článků musí být dost čistý, tedy drahý a i potom je účinnost článků zatím dost malá. Baterie jsou dost dobrí a brzy budou podstatně lepší.
                  http://www.elektromobily-os.cz

          1. Pred 3-5 lety byla pro
            Pred 3-5 lety byla pro vetsinu lidi utopie nabijeni v radu desitek minut. To je v poradku – nemuzeme byt vsichni optimisty… Jen me zamrzi, kdyz pesimista dostane rozhodovaci pravomoci a zacne hazet technologiim, o kterych si subjektivne mysli, ze jsou utopii, klacky pod nohy.

            1. nejsem pesimista – povazuju
              nejsem pesimista – povazuju se za kritickeho realistu. snazim se videt vsechny aspekty dane problematiky. Tak jako je elektromobilizmus obrovska vyhoda zejmena ve mestech, kde nulove emise a necinnost motoru pocas stojicich kolon nebo na semaforech usetri spoustu zbytecne spaleneho paliva, tak na druhe strane to ma spoustu zatim nedoresenych hacku. prenos energie z elektrarny az do baterie vozu znamena vysoke ztraty samo o sobe. pokud jeste vuz ma pri nabijeni jenom 66% ucinnost, jako posledni testovany smart, tak to je spis vyvoj smerem zpet. vetsina elektriny se stejne vyrabi z fosilii, takze v konecnem dusledku vyprodukujete vic emisi, aby jste v elektromobilu ujeli 1km, nez kdyz to primo spali v nafte/benzinu.
              Elektromobilizmus se rozviji rychle, ale ty mouchy se zjevne nestaci vychytavat dost rychle, to je ten problem. A jak jsem uvedl jinde – fyziku neprelstite. Aby jste nabili 20-30kWh baterii za par minut, potrebujete uz jenom od nabijeciho stojanku k vozu poradne hrube a tezke „svareci“ kabely. A to nepocitam privodni kabely k stojanku.

              1. Jestli se považujete za
                Jestli se považujete za tvrdého realistu, tak se také mrkněte na cestu benzínu a nafty. Pořád plácáte o ztrátách a elektrárnách, ropa má daleko větší ztráty (i ekologické) a ještě k tomu musí projít neekologickou rafinací, která potřebuje právě tu neekologickou energii, o které zde píšete. Takže když šktrneme elektřinu pro vše co souvisí s ropou, hned bude energie více pro elektromobily. Tak se konečně zamyslete co zde píšete za hovadiny. Když vyteče nějaká tuna ropy do moře, tak to asi nevidíte, co? A oleje a atd, to také nevidíte, co? Nevím ani o tom, že by ropa byla nahrazena něčím ekologickým aspoň z nějakého většího procenta. A je zajímavé, jakmile se napíše o el-mobilech, tak hned skoro každý vidí ty kouřící elektrárny, ale pokaždé když si doma něco zapnou do zásuvky, tak je najednou vše v pořádku a nic vidět není, takový realisti jsou ubozí a píší si svoje, podle toho co se jim hodí.

          2. 500A není v průmyslovém
            500A není v průmyslovém měřítku nijak vysoký proud. Vámi uvažovaných 200kW dají i ty menší solární elektrárny, které se už teď válejí kolem našich dálnic.
            Než se dohadovat coby kdyby uvedu reálný příklad jak realizovat nabíjecí stanici z toho co již teď skutečně existuje (neptejte se mně na cenu). Firma Altairnano dodává energetický buffer ALTI-ESS, kde kapacita Litium-Titanátových baterií je 500 kWh a výstupní výkon systému je 2MW (rozměr = 2 standardní transportní kontejnery). Když dobíjecí stanici vybavenou tímto ALTI-ESS postavíte vedle stávající fotovoltaické elektrárny o výkonu 1 MW (patří mezi ty menší), tak si můžete být jisti, že rozvodná soustava v daném místě je již teď schopna pojmout (dodat) 1MW trvalého výkonu. Z hlediska dobíjecího výkonu dostáváme na 20 vozů, které se mohou nabíjet trvale výkonem 50kW. Krátkodobě to může být kdykoli 60 elektromobilů a za optimálních slunečních podmínek 80 až vozů.

            1. Co píšete jsou keci,
              Co píšete jsou keci, soustava a infrastruktura se musí teprve vybudovat. Takže otázka nezní to nelze, což se snaží váš příspěvek navodit. Otázka je kolik bude stát přebudovádí el. sítě. A propo, jak chtete těma solárníma nabíjet v zimě u dálnice v 17:00? Nebo i v době kdy je zataženo pojedou lidi z práce a solárka u dálnice bude vyrábět proud jak? Mylíš, že si dám kafe a počkám 4 hodiny než se možná rozežene mrak? Je to o tom, že se musí přebudovat celá energetická síť. A dokud to nebude můžem psát o ALTI-ESS bufferu tisíce článků, ale nebude jak ho naplnit energií….

              Dal bych podobnou situaci u CNG, můžeme doširoka psát jak je to skvělé, technologie přeci existují, nižší emise atd. Ale infrastruktura není. I k ttěm stanicím musíš přívést nové trubky, nemůžeš použít 100procent přípojek…

              1. Než začnete kritizovat tak
                Než začnete kritizovat tak si alespoň přečtěte co kritizujete. Ve svém příspěvku jsem nepsal o tom že budu nabíjet elektromobily solární elektrárnou. Přítomnost solární elektrárny byl ukazatel, že v daném místě již existuje připojení (= infrastruktura) schopné pojmout (dodat)
                1 MW výkonu. Jasně jsem uvedl kolik elektromobilů by bylo možno nabíjet BEZ účasti solární elektrárny a že za ideálních podmínek to může být díky přítomnosti solární elektrárny o 20 vozidel více.
                Argument, že lidi pojedou z práce a budou nabíjet rychlo-nabíjením na dálnici je tady mimo mísu….

                1. Trosku jsem to
                  Trosku jsem to nepochopil(velice se omlouvám), ale i po upresneni co jste myslel se nic nemění. To že je tam solární ukazuje, že není další volná kapacita v drátech. Uz ted vetsina neni povolena k pripojeni, ze nejsou trafostanice a draty ktere to zvladnou. Uz ted nemuzete postavit tepelnou nebo plynovou elektrrarnu kdekoliv a u operatora trhu se ptate kde je volan kapacita a tu kupujete (a nejde kdekoliv).

                  Takze za predpokladu normalniho rozmisteni el. nabijecky cca kazdych 50-70km, nemate sanci to postavit. Musí se předělat celá rozvodná síť. Přesně toto s ebude dít v německu, odstaví jaderné a musí předělat rozvodnou síť na systím více malých zdrojů. Což nemají němci a ni mi….

                  Takže faktem zůstaává, nelzte postavit vic než pár ukázkových nabíjecích stanic. Pro větší počet musíte předělat celou rozvodnou síť.

                  P.S. Už teď způsobují solární prodouvé rázi v sˇíti v místě kde jsou připojeny. A teĎ jim tam vy chcete dát 2-3 najednou rychle nabíjené auta?

            2. co ma prumyslova instalace
              co ma prumyslova instalace nekde z vyrobni haly strojirenskeho podniku spolecneho s mestskymi rozvody na kazdem rohu??? Michate jabka z tresnema. Umite si predstavit ty naklady, aby takove rychlonabijeci stojanky, ktere by zvladli pumpovat stovky amperu, byly pomerne huste rozesety vsude po meste nebo mimo huste obydlenych oblasti? Asi ne. A spravne pisete, aby jsme se neptali na cenu ALTI-ESS. Z hlediska jeji ceny je jeji prakticnost mimo diskusi. Navrhnete neco prakticky lacineho a srovnatelne vykonneho. Me totiz dochazi fantazie.

              1. Ve svém předešlém
                Ve svém předešlém příspěvku jsem se vyvracel mylnou představu, že nelze realizovat rychlo-nabíjecí stanici pro desítky vozů současně. Můj příspěvek neměl nic společného s rychlo-nabíjením na každém rohu. Domníval jsem se, že je každému jasné, že je zbytečné mít na každém rohu rychlo-nabíjecí stojan a rychlo-nabíjení bude potřeba hlavně na dálnicích.
                Vysvětlím obrazným přirovnáním: Kdyby jste měl v rodinném domku, resp. před panelákem levný zdroj benzínu, který má tu nevýhodu, že z něj za 5 hodin nakape na 100 km jízdy a na benzínce by jste mohl tankovat „obvyklou“ rychlostí, ale za pětinásobnou cenu. Tankoval by jste doma přes noc levně, nebo na benzínce?

                1. Pekna analogie 🙂
                  Prosim,

                  Pekna analogie 🙂
                  Prosim, doporucte mi link, kde se mohu dozvedet vice o Altairnano ALTI-ESS. (Klidne mi to poslete emailem na kadanik@gmail.com) Radeji bych vice technicky popis, nez marketingove eseje. Dekuji.
                  PS: Pokud o tom jeste Hybrid.cz nenapsal, tak by to mohla byt inspirace na clanek.

                2. Díky za tip, podíváme se
                  Díky za tip, podíváme se na to.

      1. Hledáte problém tam kde
        Hledáte problém tam kde není. To co tu popisujete je jakoby jste vymýšlely benzinku, která by fungovala tak, že by k ní vedly tenké trubky z rafinerie a benzin by se destiloval podle toho kolik se ho v daném okamžiku lije do nádrže. Jestli budou dobré akumulátory v autech tak co brání umístit stejné akumulátory i do nabíjecích stanic? Fyzikální zákony není třeba měnit, stačí místo vymýšlení jak to nejde vymýšlet jak to jde 🙂

Napsat komentář